DE102012220311B4 - Process for detecting sensor degradation in distance sensors - Google Patents

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DE102012220311B4 DE102012220311.7A DE102012220311A DE102012220311B4 DE 102012220311 B4 DE102012220311 B4 DE 102012220311B4 DE 102012220311 A DE102012220311 A DE 102012220311A DE 102012220311 B4 DE102012220311 B4 DE 102012220311B4
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Abstract

Verfahren (100) zur Detektion einer Sensordegradation bei Abstandssensoren (18, 19) mit folgenden Schritten:
a. Aussenden (102) mindestens eines Sendepulses (32);
b. Erfassen (104) eines Sensorsignals (30) in zumindest einem Abklingintervall (ΔT2); und
c. Bestimmen eines Degradationsgrades basierend auf einem Frequenzverhalten (34) des erfassten Sensorsignals (30), wobei das Frequenzverhalten (34) des erfassten Sensorsignals (30) mindestens drei Intervalle (I, II, III) umfasst, wobei ein erstes und ein drittes Intervall (I, III) mindestens ein Extremum (38, 42) enthalten und ein zweites Intervall (II) zwischen einem letzten Extremum (38) des ersten Intervalls (38) und einem ersten Extremum (42) des dritten Intervalls (III) liegt und aus dem Frequenzverhalten (34) im zweiten Intervall (II) ein Mittelwert bestimmt wird und der Degradationsgrad aus dem Mittelwert und einem vorgegebenen Sollwert bestimmt wird.

Figure DE102012220311B4_0000
Method (100) for detecting sensor degradation in distance sensors (18, 19) with the following steps:
a. transmission (102) of at least one transmission pulse (32);
b. detecting (104) a sensor signal (30) in at least one decay interval (ΔT 2 ); and
c. Determining a degree of degradation based on a frequency response (34) of the detected sensor signal (30), the frequency response (34) of the detected sensor signal (30) comprising at least three intervals (I, II, III), a first and a third interval (I , III) contain at least one extremum (38, 42) and a second interval (II) between a last extremum (38) of the first interval (38) and a first extremum (42) of the third interval (III) and from the frequency response (34) a mean value is determined in the second interval (II) and the degree of degradation is determined from the mean value and a specified desired value.
Figure DE102012220311B4_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion einer Sensordegradation bei Abstandssensoren. Die Erfindung betrifft zudem eine Abstandssensoreinheit, ein Fahrassistenzsystem und ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for detecting sensor degradation in distance sensors. The invention also relates to a distance sensor unit, a driver assistance system and a computer program for carrying out the method.

Fahrassistenzsysteme sind Zusatzeinrichtungen in einem Fahrzeug, die den Fahrer beim Führen des Fahrzeugs unterstützen. Derartige Fahrassistenzsysteme umfassen typischerweise unterschiedliche Subsysteme, wie Fahrinformationssysteme oder prädikative Sicherheitssysteme. Für verschiedene dieser Subsysteme ist eine Umfeldsensorik erforderlich, die das Umfeld des Fahrzeuges überwacht, um beispielsweise Objekte zu detektieren, die potentielle Hindernisse auf der Fahrbahn darstellen.Driving assistance systems are additional devices in a vehicle that support the driver in driving the vehicle. Such driving assistance systems typically include different subsystems, such as driving information systems or predictive safety systems. Some of these subsystems require an environment sensor system that monitors the vehicle's environment, for example to detect objects that represent potential obstacles on the roadway.

Typische Verfahren zur Umfelderkennung in einem Fahrzeug nutzen Abstandssensoren, insbesondere Ultraschallsensoren, die basierend auf einem Sendepuls-Echo-Verfahren den Abstand zu Objekten im Umfeld des Fahrzeuges messen und deren Messdaten als Grundlage für eine vom Fahrassistenzsystem zu generierende Reaktion dienen. Die Qualität der bereitgestellten Messdaten spielt daher eine entscheidende Rolle für die Bereitstellung einer Fahrassistenzfunktion. So können Sensordegradationen oder Umwelteinflüsse, wie Schnee oder Eis, Störungen hervorrufen, die zur völligen Funktionsunfähigkeit der Ultraschallsensoren führen. Die Ultraschallsensoren sind dann quasi blind. Um möglichst zuverlässige Aussagen über die Funktionsfähigkeit der Ultraschallsensoren treffen zu können, sind unterschiedliche Verfahren bekannt.Typical methods for detecting the environment in a vehicle use distance sensors, in particular ultrasonic sensors, which measure the distance to objects in the environment of the vehicle based on a transmitted pulse-echo method and whose measurement data serve as the basis for a reaction to be generated by the driver assistance system. The quality of the measurement data provided therefore plays a decisive role in the provision of a driver assistance function. Sensor degradation or environmental influences, such as snow or ice, can cause malfunctions that lead to the ultrasonic sensors becoming completely inoperable. The ultrasonic sensors are then virtually blind. Various methods are known in order to be able to make statements that are as reliable as possible about the functionality of the ultrasonic sensors.

Im einfachsten Fall wird die Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors daran gemessen, dass der Sensor überhaupt ein Signal detektiert. Aus DE 10 103 936 A1 ist ein Ultraschallsonarsystem zum Detektieren eines Hindernisses bekannt, wobei ein Ultraschalloszillator eine Nachschwing- oder Abklingschwingungsfrequenz erzeugt. Durch das Umschalten von einer ersten Sendefrequenz auf eine zweite Sendefrequenz, die von der Nachschwingungsfrequenz verschieden ist, kann auf ein Echo und damit ein Hindernis innerhalb eines vorbestimmten Abstandes geschlossen werden. Derartige Verfahren können jedoch keine zuverlässige Aussage darüber treffen, ob der Sensor gestört oder funktionsunfähig ist.In the simplest case, the functionality of the ultrasonic sensor is measured by the fact that the sensor detects a signal at all. Out of DE 10 103 936 A1 An ultrasonic sonar system for detecting an obstacle is known in which an ultrasonic oscillator generates a ringing or ringing frequency. By switching from a first transmission frequency to a second transmission frequency, which differs from the post-oscillation frequency, an echo and thus an obstacle within a predetermined distance can be inferred. However, such methods cannot make a reliable statement as to whether the sensor is faulty or non-functional.

Eine zweite Gruppe von Verfahren misst eine Transferfunktion bei verschiedenen Anregungsfrequenzen und kann daraus Informationen zur Frequenzcharakteristik und der Signalqualität extrahieren. DE 10 2010 003 624 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erfassen von Störungen eines Ultraschallwandlers. Dabei wird der Ultraschallwandler mit zwei unterschiedlichen Frequenzen angeregt und die sich ergebenden unterschiedlichen Ausschwingzeitdauern verglichen. Die frequenzabhängige Messung nimmt allerdings viel Zeit in Anspruch, und während dieser Zeit kann der Sensor nicht anderweitig genutzt werden. Zusätzlich ist weitere Elektronik notwendig, die den Aufbau des Sensors komplexer und teurer gestaltet.A second group of methods measures a transfer function at different excitation frequencies and can extract information on frequency characteristics and signal quality. DE 10 2010 003 624 A1 describes a method for detecting faults in an ultrasonic transducer. The ultrasonic transducer is excited with two different frequencies and the resulting different decay times are compared. However, the frequency-dependent measurement takes a long time, and during this time the sensor cannot be used for other purposes. Additional electronics are also required, which make the structure of the sensor more complex and expensive.

Die dritte Gruppe von Verfahren nutzt das Ausschwingverhalten des Sensors, um dessen Funktionalität zu Überwachen. Aus EP 0 816 865 A2 ist ein Verfahren zum Selbsttesten einer Einrichtung für Ultraschall-Laufzeitmessungen bekannt, bei dem das Ausschwingverhalten des Ultraschallsensors nach einem Sendevorgang ausgewertet wird. Im „Diagnose“-Modus wird das Ausschwingverhalten hinsichtlich zumindest eines Signalformparameters ausgewertet und auf Einhaltung eines Fehlerkriteriums überprüft. Hierbei kann das Ausschwingverhalten zwar mit jedem Senden-Empfangen-Zyklus gemessen werden. Jedoch ist es schwierig, auf Basis des Ausschwingverhaltens zuverlässige Aussagen über die Funktionsfähigkeit des Sensors zu treffen.The third group of methods uses the transient behavior of the sensor to monitor its functionality. Out of EP 0 816 865 A2 a method for self-testing a device for ultrasonic propagation time measurements is known, in which the decay behavior of the ultrasonic sensor is evaluated after a transmission process. In "diagnosis" mode, the decay behavior is evaluated with regard to at least one signal shape parameter and checked for compliance with an error criterion. In this case, the decay behavior can be measured with each send-receive cycle. However, it is difficult to make reliable statements about the functionality of the sensor based on the decay behavior.

DE 10 2011 016 946 A1 hat ein Verfahren zum Festlegen einer Frequenz für ein Anregungssignal eines Ultraschallsensors, eine Fahrassistenzeinrichtung und ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand. Es wird ein Verfahren zum Festlegen einer Frequenz (Fmax) über ein Anregungssignal offenbart, mit welchem ein Schwingelement eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs zum Aussenden eines Sendeschalls zum Messen eines Abstands angeregt wird. Das Schwingelement wird mit einem Prüfsignal angeregt, und es wird ein Antwortsignal erfasst, welches eine Schwingung des Schwingelements aufgrund der Anregung mit dem Prüfsignal (UP) charakterisiert. Die Frequenz (Fmax) für das Anregungssignal wird anhand des Antwortsignals (UA) festgelegt. DE 10 2011 016 946 A1 relates to a method for defining a frequency for an excitation signal of an ultrasonic sensor, a driver assistance device and a motor vehicle. A method for defining a frequency (F max ) via an excitation signal is disclosed, with which an oscillating element of an ultrasonic sensor of a motor vehicle is excited to emit a transmission sound for measuring a distance. The oscillating element is excited with a test signal, and a response signal is detected which characterizes an oscillation of the oscillating element due to the excitation with the test signal (UP). The frequency (F max ) for the excitation signal is determined based on the response signal (UA).

DE 10 2009 040 992 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Vereisungs- und Verschmutzungserkennung von Ultraschallsensoren. Es wird ein Verfahren zur Vereisungs- und Verschmutzungserkennung einer Umwelteinflüssen ausgesetzten, durch Anregung mit einer vorgegebenen Anregungsfrequenz Ultraschallwellen aussendenden Membran eines Ultraschallsensors offenbart, bei welchem vorgesehen ist, die Ausschwingfrequenz im Anschluss an eine Anregung zu beobachten und durch Vergleich der Anregefrequenz mit der Ausschwingfrequenz eine Vereisung und/oder Verschmutzung der Membran festzustellen. DE 10 2009 040 992 A1 refers to a method for detecting icing and contamination of ultrasonic sensors. A method for detecting icing and contamination of a membrane of an ultrasonic sensor that is exposed to environmental influences and emits ultrasonic waves when excited at a predetermined excitation frequency is disclosed, in which it is provided to observe the decay frequency following an excitation and to detect icing by comparing the excitation frequency with the decay frequency and/or contamination of the membrane.

DE 10 2007 059 908 A1 bezieht sich auf eine Sensorfunktion zur Ansteuerung mit variabler Sendefrequenz zum Zwecke der Verschmutzungserkennung. Ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines mechanischen Schwingungssensors sowie ein Messsystem zur Hinderniserkennung an einem Kraftfahrzeug mit Funktionsprüfung und ein Distanzmesssystem zur Hinderniserkennung ermöglichen eine Variation der Frequenz zur Anregung eines Schwingungsbauteils zur Erzeugung eines Schwingungspulses. DE 10 2007 059 908 A1 refers to a sensor function for activation with a variable transmission frequency for the purpose of contamination detection. A method for functional testing of a mechanical vibration sensor and a measuring system for detecting obstacles on a motor vehicle with functional testing and a distance measuring system for detecting obstacles allow the frequency to be varied to excite a vibration component to generate a vibration pulse.

Nachteilig an bekannten Verfahren ist weiterhin, dass ein Totalausfall von Ultraschallsensoren nur schwer erkennbar ist. Insbesondere bei der Verwendung in Fahrassistenzassistenzsystemen bedeutet ein derartiger Totalausfall, dass das System zumindest teilweise „blind“ ist. Daher besteht ein anhaltendes Interesse daran, etwaige Störungen und insbesondere solche, die zur völligen Funktionsunfähigkeit führen, zuverlässig zu erkennen.Another disadvantage of known methods is that a total failure of ultrasonic sensors is difficult to detect. In particular when used in driver assistance systems, such a total failure means that the system is at least partially “blind”. Therefore, there is a continuing interest in reliably detecting any faults and in particular those that lead to complete inoperability.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Detektion einer Sensordegradation bei Abstandssensoren vorgeschlagen, das folgende Schritte umfasst:

  1. a) Aussenden mindestens eines Sendepulses;
  2. b) Erfassen eines Sensorsignals zumindest in einem Abklingintervall; und
  3. c) Bestimmen eines Degradationsgrades basierend auf einem Frequenzverhalten des erfassten Sensorsignals.
According to the invention, a method for detecting sensor degradation in distance sensors is proposed, which comprises the following steps:
  1. a) sending out at least one transmission pulse;
  2. b) detecting a sensor signal at least in a decay interval; and
  3. c) determining a degree of degradation based on a frequency response of the detected sensor signal.

Der Abstandssensor kann Teil der Umfeldsensorik eines Fahrassistenzsystems mit unterschiedlichen Subsystemen sein, beispielsweise mit einem Einparkassistenten, einem Seitenüberwachungsassistenten oder einem Spurhaltesystem. Dabei dient die Umfeldsensorik des Fahrassistenzsystems zur Überwachung des Fahrzeugumfeldes, wobei etwa Ultraschallsensoren, Radarsensoren, Infrarotsensoren, LIDAR-Sensoren, optische Sensoren oder Kombinationen hieraus als Umfeldsensorik eingesetzt werden. Zur Abstandsmessung finden insbesondere solche Sensoren Anwendung, die nach dem Prinzip eines Puls-Echo-Verfahrens den Abstand zu Objekten im Umfeld des Fahrzeuges bestimmen. Bevorzugt eignen sich dazu Ultraschallsensoren.The distance sensor can be part of the surroundings sensors of a driver assistance system with different subsystems, for example with a parking assistant, a side monitoring assistant or a lane keeping system. The environment sensors of the driver assistance system serve to monitor the vehicle environment, with ultrasonic sensors, radar sensors, infrared sensors, LIDAR sensors, optical sensors or combinations thereof being used as environment sensors. In particular, sensors that determine the distance to objects in the vicinity of the vehicle according to the principle of a pulse-echo method are used to measure the distance. Ultrasonic sensors are preferably suitable for this.

Der Abstandssensor kann im Rahmen der Erfindung sowohl einen Sendepuls aussenden als auch ein Echo empfangen. Diese Bauart ist zwar vorteilhaft aber keineswegs zwingend. Gleichermaßen sind auch baulich getrennte Sender und Empfänger möglich. Bei baulich getrennten Einheiten werden mindestens zwei Abstandssensoren eingesetzt, wobei ein Abstandssensor als „Sender“ fungiert, wenn er einen Sendepuls abgibt, und ein Abstandssensor als „Empfänger“ fungiert, wenn er ein Signal empfängt.Within the scope of the invention, the distance sensor can both emit a transmission pulse and receive an echo. Although this design is advantageous, it is by no means mandatory. Equally, structurally separate transmitters and receivers are also possible. In the case of structurally separate units, at least two distance sensors are used, with one distance sensor acting as a "transmitter" when it emits a transmission pulse and a distance sensor acting as a "receiver" when receiving a signal.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Rahmen einer Laufzeitmessung durchgeführt werden, wobei die Laufzeitmessung mit Hilfe mindestens eines Abstandssensors durchgeführt wird. Dabei wird der Abstandssensor zunächst angesteuert, einen Sendepuls mit einer Sendepulslänge auszusenden. Die Ansteuerung kann in einem Fahrassistenzsystem beispielsweise zentral von einem Steuergerät (Electronic Control Unit, ECU) oder von einer dem Abstandssensor zugeordneten Elektronikeinrichtung, etwa einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), aus erfolgen. Dabei sind die Sensorparameter, etwa der Sendestrom, die Frequenz, die Amplitude, die Sendepulslänge oder die Modulation eines Sendepulses bzw. aufeinanderfolgender Sendepulse, variabel und können an die jeweilige Situation angepasst werden. An das Sendeintervall schließt sich ein Abklingintervall an, in dem beispielsweise eine Membran des Abstandssensors nachschwingt. Anschließend werden die ausgesendeten Sendepulse bei Reflektion an Objekten als Echosignale von einem oder mehreren Abstandssensor(en) detektiert. Aus der Laufzeit eines Sendepulses, also der Zeit zwischen Senden des Sendepulses und Empfangen des Echosignals, ergibt sich dann unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Signals und gegebenenfalls des Fahrzeuges der Abstand zwischen dem Objekt und dem Abstandssensor.The method according to the invention can be carried out as part of a runtime measurement, with the runtime measurement being carried out with the aid of at least one distance sensor. In this case, the distance sensor is first activated to emit a transmission pulse with a transmission pulse length. In a driver assistance system, it can be controlled centrally, for example, by a control unit (Electronic Control Unit, ECU) or by an electronic device assigned to the distance sensor, for example an application-specific integrated circuit (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). The sensor parameters, such as the transmission current, the frequency, the amplitude, the transmission pulse length or the modulation of a transmission pulse or successive transmission pulses, are variable and can be adapted to the respective situation. The transmission interval is followed by a decay interval in which, for example, a membrane of the distance sensor continues to oscillate. The emitted transmission pulses are then detected as echo signals by one or more distance sensors when they are reflected by objects. The distance between the object and the distance sensor then results from the transit time of a transmission pulse, ie the time between transmission of the transmission pulse and reception of the echo signal, taking into account the speed of the signal and, if applicable, of the vehicle.

In einer Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Sensorsignal in jedem Abklingintervall erfasst, das sich an das Sendeintervall anschließt. Vorzugsweise folgt auf das Abklingintervall ein Empfangsintervall, in dem Echosignale empfangen werden, bevor ein nachfolgender Sendepuls ausgesandt wird. Weiterhin bevorzugt wird das Sensorsignal in einem Abklingintervall und in einem Sendeintervall erfasst.In an implementation of the method according to the invention, the sensor signal is detected in each decay interval that follows the transmission interval. The decay interval is preferably followed by a reception interval in which echo signals are received before a subsequent transmission pulse is transmitted. Furthermore, the sensor signal is preferably detected in a decay interval and in a transmission interval.

In einer weiteren Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Frequenzverhalten des Sensorsignals aus Intervallen mindestens einer viertel Wellenlänge bestimmt. Bevorzugt wird das Frequenzverhalten aus Intervallen einer halben Wellenlänge bestimmt.In a further implementation of the method according to the invention, the frequency response of the sensor signal is determined from intervals of at least a quarter wavelength. Preferably, the frequency response is determined from half-wavelength intervals.

Das Frequenzverhalten des erfassten Sensorsignals im Abklingintervall umfasst dabei mindestens drei Intervalle, wobei ein erstes und ein drittes Intervall mindestens ein Extremum enthalten und das zweite Intervall zwischen dem letzten Extremum des ersten Intervalls und dem ersten Extremum des dritten Intervalls liegt.The frequency behavior of the detected sensor signal in the decay interval comprises at least three intervals, with a first and a third interval containing at least one extreme and the second interval lying between the last extreme of the first interval and the first extreme of the third interval.

Der Degradationsgrad wird anhand des Frequenzverhaltens im zweiten Intervall bestimmt. Dabei wird ein Mittelwert aus dem Frequenzverhalten im zweiten Intervall bestimmt, und der Degradationsgrad aus dem Mittelwert und einem vorgegebenen Sollwert bestimmt. Der Sollwert kann beispielsweise der Eigenfrequenz des Abstandssensors in einem voll funktionsfähigen Zustand entsprechen.The degree of degradation is determined based on the frequency response in the second interval. A mean value is determined from the frequency behavior in the second interval, and the degree of degradation is determined from the mean value and a specified target value. The target value can, for example, correspond to the natural frequency of the distance sensor in a fully functional state.

In einer weiteren Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich der Degradationsgrad aus der Einhüllenden des Frequenzverhaltens ergeben. Die Einhüllende des Frequenzverhaltens kann hierfür bestimmt werden und mit einem vorgegebenen Verlauf, insbesondere mit dem Verlauf eines voll funktionsfähigen Abstandssensor, verglichen werden. Der vorgegebene Verlauf kann dabei in der dem Abstandssensor zugeordneten Elektronikeinrichtung oder einem zentralen Steuergerät hinterlegt sein. Die Differenz zwischen dem Verlauf des Frequenzverhaltens und dem vorgegebenen Verlauf kann mittels gängiger Methoden, wie die mittlere Abweichung, bestimmt und charakterisiert werden. Aufgrund der Einfachheit des Verfahrens kann dieses als Hardware-Schaltung, beispielsweise als Schaltung mit Komparatoren und Zählern, oder als Software in der dem Abstandssensor zugeordneten Elektronikeinrichtung oder dem zentralen Steuergerät realisiert werden.In a further implementation of the method according to the invention, the degree of degradation can result from the envelope of the frequency response. For this purpose, the envelope of the frequency response can be determined and compared with a predetermined curve, in particular with the curve of a fully functional distance sensor. The predefined course can be stored in the electronic device assigned to the distance sensor or in a central control unit. The difference between the course of the frequency behavior and the specified course can be determined and characterized using common methods, such as the mean deviation. Due to the simplicity of the method, it can be implemented as a hardware circuit, for example as a circuit with comparators and counters, or as software in the electronic device assigned to the distance sensor or in the central control unit.

Objekte im Nahbereich können Echos generieren, die mit dem Frequenzverhalten im Abklingintervall interferieren, so dass sich damit ebenfalls Differenzen zum „normalen“ Frequenzverhalten ergeben und eine Degradation vorgetäuscht wird. In einer weiteren Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher der Degradationsgrad in einem zusätzlichen Schritt durch eine Variation der Sendepulslänge, bevorzugt durch eine gegenüber dem normalen Betrieb des Abstandsensors verlängerte Sendepulslänge, validiert. Durch die veränderte Sendepulslänge interferiert ein Nahbereichsecho zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt mit dem Frequenzverhalten im Abklingintervall. Damit ergeben sich auch unterschiedliche Frequenzverläufe. Bleibt das Frequenzverhalten im Abklingintervall unabhängig von der Sendepulsdauer erhalten, so ist der Abstandssensor blind.Objects in the close range can generate echoes that interfere with the frequency behavior in the decay interval, so that there are also differences to the "normal" frequency behavior and a degradation is simulated. In a further implementation of the method according to the invention, the degree of degradation is therefore validated in an additional step by varying the transmission pulse length, preferably by a transmission pulse length that is longer than during normal operation of the distance sensor. Due to the changed transmission pulse length, a short-range echo interferes with the frequency response in the decay interval at a different point in time. This also results in different frequency curves. If the frequency behavior in the decay interval remains independent of the transmission pulse duration, then the distance sensor is blind.

Ein weitere Größe, welche hierfür zu Hilfe gezogen werden kann, ist die Abklingzeit selbst. Insbesondere bei längeren Sendpulsdauern (und damit auch Echodauern) würde die Abklingzeit deutlich ansteigen. Bleibt die Abklingzeit dagegen unabhängig von der Sendepulslänge gleich, dann kann davon ausgegangen werden, dass sich keine Objekte im Nahbereich befinden. In einer weiteren Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden daher zusätzlich Echosignale im Abklingintervall basierend auf einer Abklingzeit erkannt. Dazu kann die Sendepulslänge länger gewählt werden als die Abklingzeit oder eine Veränderung des Echosignals zugrunde gelegt werden. Bleibt die Abklingzeit in beiden Varianten gleich, so ist der Abstandssensor blind.Another variable that can be used for this purpose is the decay time itself. In particular with longer transmission pulse durations (and thus also echo durations), the decay time would increase significantly. On the other hand, if the decay time remains the same regardless of the transmission pulse length, then it can be assumed that there are no objects in the close range. In a further implementation of the method according to the invention, echo signals are therefore additionally detected in the decay interval based on a decay time. For this purpose, the transmission pulse length can be selected to be longer than the decay time, or a change in the echo signal can be taken as a basis. If the cooldown time remains the same in both variants, the distance sensor is blind.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren vorgeschlagen, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Einrichtung ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung, oder auf einer entfernbaren CD-ROM, DVD oder USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung wie einem Server zum Herunterladen bereitgestellt werden, z.B. über ein Datennetzwerk, wie das Internet oder einer Cloud, oder eine Kommunikationsverbindung, wie etwa eine Drahtlosverbindung.According to the invention, a computer program for carrying out one of the methods described herein is also proposed when the computer program is executed on a programmable device. The computer program can be stored on a machine-readable storage medium, such as a permanent or rewritable storage medium or associated with a computing device, or on a removable CD-ROM, DVD or USB stick. Additionally or alternatively, the computer program can be made available on a computer device such as a server for downloading, e.g., via a data network such as the Internet or a cloud, or a communication link such as a wireless link.

Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Abstandssensoreinheit mit einer Empfangseinheit vorgeschlagen, die zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrassistenzsystem zur Durchführung des zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens mit folgenden Komponenten:

  • i) mindestens einem Abstandssensor zum Aussenden mindestens eines Sendepulses:
  • ii) mindestens eine Komponenten, insbesondere eine Empfangseinheit, zum Erfassen eines Sensorsignals in mindestens einem Abklingintervall; und
  • iii) mindestens eine Komponente zum Bestimmen eines Degradationsgrades basierend auf einem Frequenzverhalten des erfassten Sensorsignals.
According to the invention, a distance sensor unit with a receiving unit is also proposed, which is designed to carry out the method described above. Another subject of the invention is a driver assistance system for carrying out the method described above with the following components:
  • i) at least one distance sensor for emitting at least one transmission pulse:
  • ii) at least one component, in particular a receiving unit, for detecting a sensor signal in at least one decay interval; and
  • iii) at least one component for determining a degree of degradation based on a frequency response of the detected sensor signal.

Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Abstandssensoreinheit und das erfindungsgemäße Fahrassistenzsystem eine Komponente umfassen, die den Degradationsgrad durch eine Variation der Sendepulslänge, bevorzugt durch eine gegenüber dem normalen Betrieb des Abstandsensors verlängerte Sendepulslänge, validiert.In addition, the distance sensor unit according to the invention and the driver assistance system according to the invention can include a component that validates the degree of degradation by varying the transmission pulse length, preferably by a transmission pulse length that is longer than during normal operation of the distance sensor.

Hierbei stellen die einzelnen Komponenten funktionale Komponenten oder Routinen dar, die beispielsweise im Rahmen eines Computerprogramms auf einer elektronischen Einrichtung, wie einer programmierbaren Computereinrichtung, ausgeführt werden. Bei der Computereinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät (ECU) zur Implementierung eines Fahrassistenzsystems beziehungsweise eines Subsystems hiervon oder den Abstandssensoren zugeordnete Elektronikeinrichtungen (ASIC) handeln. So kann insbesondere die Empfangseinheit als zentrales Steuergerät oder den Abstandssensoren zugeordnete Empfangseinheit ausgestaltet sein.In this case, the individual components represent functional components or routines that are executed, for example, as part of a computer program on an electronic device, such as a programmable computer device. The computer device can be, for example, a control unit (ECU) for the implementation ment of a driver assistance system or a subsystem thereof or the distance sensors associated electronic devices (ASIC). In particular, the receiving unit can be designed as a central control device or as a receiving unit assigned to the distance sensors.

Die elektronische Einrichtung kann als zentrale oder sensorindividuelle Einrichtung mit dem Abstandssensor über Steuersignale kommunizieren. So können Steuersignale generiert werden, die den Abstandssensor triggern, Sendepulse mit einem definierten Sendespektrum auszusenden. Umgekehrt kann der Abstandssensor empfangene Signale an die elektronische Einrichtung zur Signalverarbeitung weiterleiten. So erfolgt im Rahmen der Signalverarbeitung die Bestimmung des Degradationsgrades.The electronic device can communicate with the distance sensor via control signals as a central or sensor-specific device. In this way, control signals can be generated that trigger the distance sensor to emit transmission pulses with a defined transmission spectrum. Conversely, the distance sensor can forward received signals to the electronic device for signal processing. The degree of degradation is determined as part of the signal processing.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Die Erfindung ermöglicht es, zuverlässig die Funktionsfähigkeit eines Abstandssensors zu überwachen. So kann insbesondere auf Basis des Frequenzverhaltens im Abklingintervall eine zuverlässige Aussage zum Degradationsgrad des Abstandssensors gemacht werden. Daraus ergibt sich, ob der Abstandssensor voll funktionsfähig, teilweise blind oder vollständig blind ist. Eine derartige Überwachung ist insbesondere für Abstandssensoren in einem Fahrassistenzsystem vorteilhaft, da auf diese Weise Fehleinschätzungen und Fehlreaktionen aufgrund von blinden Abstandssensoren vermieden werden.The invention makes it possible to reliably monitor the functionality of a distance sensor. Reliable information about the degree of degradation of the distance sensor can be made in particular on the basis of the frequency response in the decay interval. This will determine whether the distance sensor is fully functional, partially blind, or fully blind. Such monitoring is particularly advantageous for distance sensors in a driver assistance system, since in this way erroneous assessments and erroneous reactions due to blind distance sensors are avoided.

Die Bestimmung des Degradationsgrades erfolgt dabei durch eine einfache Messung, die in
jedem Sende-Empfangs-Zyklus durchgeführt werden kann, ohne die Funktionalität des Abstandssensors zu beeinflussen. Weiterhin stellt der Signalverlauf im Abklingintervall ein sehr stabiles Signal bereit, das wiederum die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht. Zusätzlich können einfache Überprüfungsmechanismen in das erfindungsgemäße Verfahren integriert werden, die etwaige Fehlklassifizierungen eines Abstandssensors vermeiden.The degree of degradation is determined by a simple measurement, which is
can be carried out every send-receive cycle without affecting the functionality of the distance sensor. Furthermore, the signal course provides a very stable signal in the decay interval, which in turn increases the reliability of the method according to the invention. In addition, simple checking mechanisms can be integrated into the method according to the invention, which avoid any incorrect classification of a distance sensor.

Auch an die elektronischen Komponenten zur Realisierung einer Einheit zum Bestimmen des Degradationsgrades müssen keine besonderen Anforderungen gestellt werden, und es können bereits existente Empfangseinheiten eingesetzt werden. Insbesondere kann das Verfahren sehr kostengünstig im Abstandssensor umgesetzt werden, da für die Ermittlung von Periodendauern nur Komparatoren und Zähler verwendet werden müssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für die Degradation kein Sonderbetrieb erforderlich ist, d.h. die Information wird im normalen Messbetrieb zu jedem Sende-Empfangszyklus gewonnen. Dadurch entstehen keinerlei zusätzliche Latenzen.There are also no special requirements for the electronic components for realizing a unit for determining the degree of degradation, and existing receiving units can be used. In particular, the method can be implemented very cost-effectively in the distance sensor, since only comparators and counters have to be used to determine period durations. Another advantage is that no special operation is required for the degradation, i.e. the information is obtained in normal measurement operation for each transmit-receive cycle. This does not result in any additional latencies.

Figurenlistecharacter list

Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen eingehender beschrieben. Hierbei zeigen:

  • 1 ein mit einem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor ausgerüstetes Fahrzeug in einer beispielhaften Fahrsituation;
  • 2 schematisch einen Signalverlauf des Sensorsignals für einen Messzyklus im Sende- und Abklingintervall;
  • 3 schematisch ein Frequenzverhalten des Sensorsignals aus 2 für einen Messzyklus im Sende- und Abklingintervall;
  • 4 schematisch einen weiteren Signalverlauf des Sensorsignals für einen Messzyklus im Sende- und Abklingintervall;
  • 5 schematisch ein weiteres Frequenzverhalten des Sensorsignals aus 4 für einen Messzyklus im Sende- und Abklingintervall;
  • 6 schematisch einen weiteren Signalverlauf des Sensorsignals für einen Messzyklus im Sende- und Abklingintervall;
  • 7 schematisch ein weiteres Frequenzverhalten des Sensorsignals aus 6 für einen Messzyklus im Sende- und Abklingintervall;
  • 8 in Form eines Flussdiagramms eine Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors aus 1.
Further aspects and advantages of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Here show:
  • 1 a vehicle equipped with an ultrasonic sensor according to the invention in an exemplary driving situation;
  • 2 schematically a signal curve of the sensor signal for a measurement cycle in the transmission and decay interval;
  • 3 schematically shows a frequency behavior of the sensor signal 2 for one measurement cycle in the transmit and decay interval;
  • 4 a further signal curve of the sensor signal for a measurement cycle in the transmission and decay interval;
  • 5 schematically shows another frequency behavior of the sensor signal 4 for one measurement cycle in the transmit and decay interval;
  • 6 a further signal curve of the sensor signal for a measurement cycle in the transmission and decay interval;
  • 7 schematically shows another frequency behavior of the sensor signal 6 for one measurement cycle in the transmit and decay interval;
  • 8th in the form of a flowchart, a mode of operation of the ultrasonic sensor according to the invention 1 .

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist schematisch eine Fahrsituation mit einem Fahrzeug 10 gezeigt, das sich beispielsweise in eine Garageneinfahrt oder eine begrenzte Parklücke 12 bewegt.In 1 A driving situation with a vehicle 10 is shown schematically, which moves, for example, into a garage entrance or a limited parking space 12 .

Das Fahrzeug 10 ist mit einem Fahrassistenzsystem 14 ausgerüstet, das ein ultraschallbasiertes Sensorsystem zur Umfeldüberwachung mit Ultraschallsensoren 18, 19 vorne und hinten am Fahrzeug 10 umfasst. Gesteuert wird das ultraschallbasierte Sensorsystem 18 von einzelnen den Ultraschallsensoren 18, 19 zugeordneten Einrichtungen 20 und einer übergeordneten Einheit 16, die typischerweise ein zentrales Steuergerät des Fahrassistenzsystems 12 darstellt. Neben den in 1 beispielhaft gezeigten Ultraschallsensoren 18, 19 können auch andere Abstandssensoren, wie LIDAR-, Infrarot- oder Radarsensoren, zur Laufzeitmessung eingesetzt werden.Vehicle 10 is equipped with a driver assistance system 14 that includes an ultrasonic-based sensor system for monitoring the surroundings with ultrasonic sensors 18, 19 at the front and rear of vehicle 10. The ultrasonic-based sensor system 18 is controlled by individual devices 20 assigned to the ultrasonic sensors 18, 19 and by a superordinate unit 16, which typically represents a central control unit of the driver assistance system 12. In addition to the 1 In addition to the ultrasonic sensors 18, 19 shown by way of example, other distance sensors, such as LIDAR, infrared or radar sensors, can also be used to measure the transit time.

In dem vergrößerten Ausschnitt der 1 ist der Aufbau einer Ultraschalleinheit 17 mit einem Pulsgenerator 20 und einer Empfangseinheit 28 dargestellt. Hierbei wird typischerweise ein Piezoaktor 26, der mit der Membran 24 des Ultraschallsensors 18, 19 verbunden ist, von dem Pulsgenerator 20 angesteuert, um Pulse zu senden. Zusätzlich ist der Piezoaktor 26 mit einer Empfangseinheit 28 verbunden, um beispielsweise ein Echosignal zu empfangen oder ein Abklingverhalten der Membran 24 zu detektieren. Die Signalverarbeitung findet dabei in den sensorindividuellen Einheiten 28 oder der zentralen Elektronikeinheit 16 statt, wobei Teilschritte der Signalverarbeitung in einer der Einheiten 16, 28 oder auf die Einheiten 16, 28 verteilt stattfinden.In the enlarged section of the 1 the structure of an ultrasound unit 17 with a pulse generator 20 and a receiving unit 28 is shown. In this case, a piezo actuator 26, which is connected to the membrane 24 of the ultrasonic sensor 18, 19, is typically controlled by the pulse generator 20 in order to send pulses. In addition, the piezo actuator 26 is connected to a receiving unit 28 in order, for example, to receive an echo signal or to detect a decay behavior of the membrane 24 . The signal processing takes place in the sensor-specific units 28 or the central electronics unit 16, with sub-steps of the signal processing taking place in one of the units 16, 28 or distributed among the units 16, 28.

Bei der Anfahrt des Fahrzeuges 10 auf die begrenzte Parklücke oder die Garageneinfahrt 12 senden die vorderen Ultraschallsensoren 18, Ultraschallpulse aus, um den Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und der Begrenzungen 12 aus der Laufzeit der Ultraschallpulse zu bestimmen. Dabei kann, wie in 1 schematisch dargestellt, eine Situation auftreten, in der beispielsweise ein Ultraschallsensor 18 und insbesondere die Membran 24 des Ultraschallsensors mit Schnee oder Schlamm 22 bedeckt ist, und aufgrund dessen in seiner Funktionsfähigkeit eingeschränkt oder sogar völlig funktionsunfähig ist. Der Ultraschallsensor 18 und das Fahrassistenzsystem 14 sind hierbei im schlimmsten Fall blind für Hindernisse 12, was zu gefährlichen Fahrsituationen führen kann.When the vehicle 10 approaches the defined parking space or the garage entrance 12, the front ultrasonic sensors 18 emit ultrasonic pulses in order to determine the distance between the vehicle 10 and the boundaries 12 from the transit time of the ultrasonic pulses. In doing so, as in 1 shown schematically, a situation can occur in which, for example, an ultrasonic sensor 18 and in particular the membrane 24 of the ultrasonic sensor is covered with snow or mud 22 and, as a result, its functionality is restricted or even completely inoperative. In the worst case, ultrasonic sensor 18 and driver assistance system 14 are blind to obstacles 12, which can lead to dangerous driving situations.

In derartige Situationen ist daher unumgänglich, eine zuverlässige Aussage über die Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors 18 zu generieren, damit das Fahrassistenzsystem 14 entsprechend reagieren kann.In such situations, it is therefore essential to generate reliable information about the functionality of ultrasonic sensor 18 so that driver assistance system 14 can react accordingly.

In 2 ist schematisch einen beispielhaften Verlauf des Sensorsignals 30, wobei die von einem Ultraschallsensor 18, 19 gemessenen Signalamplitude A gegen die Zeit t für einen Messzyklus ΔT aufgetragen ist.In 2 FIG. 12 is a schematic of an exemplary curve of the sensor signal 30, the signal amplitude A measured by an ultrasonic sensor 18, 19 being plotted against the time t for a measuring cycle ΔT.

Der Messzyklus ΔT beginnt mit dem Sendepuls 32 für eine Sendepulslänge ΔT1 und endet nach dem Abklingintervall ΔT2. Durch den Sendepuls 32 wird mindestens ein Ultraschallsensor 18, 19 zum Senden eines Ultraschallpulses für einen bestimmten Zeitraum ΔT1 angeregt. Während der Abklingdauer ΔT2 schwingt die Membran 24 des Ultraschallsensors 18, 19 für etwa 0,7 bis 0,9 ms nach und der Empfang von Echosignalen ist nur eingeschränkt möglich. Nach der Abklingdauer ΔT2 ist der Ultraschallsensor für ein Empfangsintervall (nicht dargestellt) empfangsbereit, wobei das Empfangsintervall von der gewünschten Reichweite, beispielsweise 5 m, abhängt. In diesem Zeitfenster kann der Ultraschallsensor 18, 19 Echosignale, die von Objekten 12 reflektiert wurden, empfangen.The measurement cycle ΔT begins with the transmission pulse 32 for a transmission pulse length ΔT 1 and ends after the decay interval ΔT 2 . At least one ultrasonic sensor 18, 19 is excited by the transmitted pulse 32 to transmit an ultrasonic pulse for a specific period of time ΔT 1 . During the decay time .DELTA.T 2, the membrane 24 of the ultrasonic sensor 18, 19 vibrates for about 0.7 to 0.9 ms and the reception of echo signals is only possible to a limited extent. After the decay time ΔT 2 , the ultrasonic sensor is ready to receive for a receiving interval (not shown), the receiving interval depending on the desired range, for example 5 m. The ultrasonic sensor 18, 19 can receive echo signals that have been reflected by objects 12 in this time window.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass etwaige Sättigungen in den hier gezeigten Signalverläufen 30 von der für die Durchführung der Versuche verwendeten Verstärkerstufe stammen. Verstärkerstufen sind dem Fachmann jedoch hinlänglich bekannt, so dass die Verstärkerstufe je nach Anwendung ohne weiteres angepasst werden kann.At this point it should be noted that any saturations in the signal curves 30 shown here originate from the amplifier stage used to carry out the experiments. However, amplifier stages are well known to those skilled in the art, so that the amplifier stage can easily be adapted depending on the application.

In 3 ist schematisch ein Frequenzverhalten 34 des Sensorsignals aus 2 für einen Messzyklus ΔT gezeigt.In 3 is a schematic of a frequency response 34 of the sensor signal 2 shown for one measurement cycle ΔT.

Das Frequenzverhalten 34 des Sensorsignals aus 2 ergibt sich aus der halben Wellenlänge 36 des Sensorsignals. Dazu wird für jedes Intervall 36 einer halben Wellenlänge die Frequenz bestimmt und gegen einen mittleren Zeitpunkt t aufgetragen. Während der Sendepulslänge ΔT1 ist das Frequenzverhalten 34 durch die elektronische Steuerung des Ultraschallsensors 18, 19 bestimmt. Beispielsweise kann ein Sendepuls 38 mit einer Pulslänge ΔT1 von etwa 1 ms und einer Frequenz von etwa 48 kHz ausgesendet werden.The frequency response 34 of the sensor signal 2 results from half the wavelength 36 of the sensor signal. For this purpose, the frequency is determined for each interval 36 of half a wavelength and plotted against a mean point in time t. The frequency response 34 is determined by the electronic control of the ultrasonic sensors 18, 19 during the transmission pulse length ΔT 1 . For example, a transmission pulse 38 with a pulse length ΔT 1 of approximately 1 ms and a frequency of approximately 48 kHz can be transmitted.

Der Messzyklus ΔT1 endet nach dem Abklingintervall ΔT2, das aus einem Nachschwingen oder Ausschwingen der Membran 24 des Ultraschallsensors 18, 19 resultiert. Im Abklingintervall ΔT2 sind in dem hier gezeigten Beispiel drei Teilintervalle I, II, III enthalten. Zunächst zeigt sich im Teilintervall I ein Minimum 38, auf das eine ansteigende Passage 40 im Teilintervall II folgt. Im Teilintervall III bilden sich erneut Minima und Maxima 42 aus.The measuring cycle ΔT 1 ends after the decay interval ΔT 2 , which results from the membrane 24 of the ultrasonic sensor 18, 19 oscillating or oscillating. In the example shown here, the decay interval ΔT 2 contains three sub-intervals I, II, III. First, a minimum 38 appears in sub-interval I, which is followed by a rising passage 40 in sub-interval II. In sub-interval III, minima and maxima 42 form again.

Das Frequenzverhalten 34 in Teilintervall II charakterisiert dabei die Eigenfrequenz des Ultraschallsensors 18, 19. Zur Bestimmung der Eigenfrequenz werden die Frequenzen in diesem Teilintervall II gemittelt. Das Frequenzverhalten 34 in den Teilintervallen I und II charakterisiert dagegen mechanische und elektronische Eigenschaften des Ultraschallsensors 18, 19.The frequency response 34 in sub-interval II characterizes the natural frequency of the ultrasonic sensor 18, 19. To determine the natural frequency, the frequencies in this sub-interval II are averaged. In contrast, the frequency response 34 in sub-intervals I and II characterizes the mechanical and electronic properties of the ultrasonic sensor 18, 19.

In den 4 und 6 sind schematisch weitere Signalverläufe 30 des Sensorsignals für einen Messzyklus ΔT1 zur Abstandsmessung gezeigt.In the 4 and 6 further signal curves 30 of the sensor signal for a measurement cycle ΔT 1 for distance measurement are shown schematically.

Im Vergleich zu dem in 2 gezeigten Signalverlauf 30 stammen die Signalverläufe 30 der 4 und 6 von einem Ultraschallsensor 18, 19, dessen Membran 24 bei der Messung mit unterschiedlichen Mengen an Schlamm und Eis 22 bedeckt war. Im Beispiel der 4 wurden 50 mg Schlamm 22 auf die Membran 24 aufgetragen. Im Beispiel der 6 wurden 100 mg Schlamm 22 auf die Membran 24 aufgetragen.Compared to the in 2 shown waveform 30 are the waveforms 30 of 4 and 6 by an ultrasonic sensor 18, 19, the membrane 24 of which was covered with different amounts of mud and ice 22 during the measurement. In the example of 4 50 mg mud 22 was applied to the membrane 24. In the example of 6 100 mg mud 22 was applied to the membrane 24.

Aus den Signalverläufen der 4 und 6 ergibt sich die Abklingzeit T2 aus der Länge des Abklingintervalls ΔT2. Hierbei ist die Abklingzeit T2 des Signalverlaufes 30 aus 4 größer als die Abklingzeit T2 der Signalverläufe 30 aus den 2 und 6. Weiterhin ist die Abklingzeit T2 des Signalverlaufes 30 der 6 kleiner als die Abklingzeit T2 des in 2 dargestellten Signalverlaufes 30. Daraus ist ersichtlich, dass die Abklingzeit T2 nicht mit Degradationsgrad des Ultraschallsensors 18, 19 korreliert. Die Abklingzeit T2 gibt somit keinerlei Hinweis dazu, ob der Ultraschallsensor 18, 19 teilweise oder vollständig blind ist. Hier kann das erfindungsgemäße Verfahren Abhilfe schaffen.From the signal curves of the 4 and 6 the decay time T 2 results from the length of the decay interval ΔT 2 . Here, the decay time T 2 of the signal curve 30 is off 4 greater than the decay time T 2 of the waveforms 30 from the 2 and 6 . Furthermore, the decay time T 2 of the waveform 30 is the 6 less than the decay time T 2 of the in 2 illustrated signal curve 30. It can be seen that the decay time T 2 does not correlate with the degree of degradation of the ultrasonic sensor 18, 19. The decay time T 2 thus gives no indication as to whether the ultrasonic sensor 18, 19 is partially or completely blind. The method according to the invention can help here.

Die 5 und 7 zeigen schematisch das entsprechende Frequenzverhalten 34, das wie vorstehend beschrieben aus den Signalverläufen 30 der 4 und 6 resultiert.The 5 and 7 show schematically the corresponding frequency response 34, which as described above from the waveforms 30 of 4 and 6 results.

Ein Vergleich des Frequenzverhaltens 34 der in den 3, 5 und 7 dargestellten Beispiele zeigt, dass sich das Frequenzverhalten 34 im Abklingintervall ΔT2 je nach Degradationsgrad verändert. Insbesondere im Teilintervall II, das für die Eigenfrequenz des Ultraschallsensors 18, 19 maßgeblich ist, ist der Degradationsgrad deutlich zu erkennen. So ergibt eine Bestimmung der Eigenfrequenz durch Mittelung der Frequenzen im Teilintervall II im Beispiel der 3 mit einem voll funktionsfähigen Ultraschallsensor 18, 19 eine höhere Eigenfrequenz als die Beispiele der 5 und 7. Im Beispiel der 5 ist die gemittelte Frequenz im Teilintervall II kleiner als im Beispiel der 3 und größer als im Beispiel der 7. Der Ultraschallsensor 18, 19 ist somit teilweise blind, und der Degradationsgrad ist größer als für den voll funktionsfähigen Ultraschallsensor 18, 19 der 3. Das Beispiel der 7 zeigt einen noch größeren Degradationsgrad mit einem Ultraschallsensor, der quasi blind ist.A comparison of the frequency response 34 in the 3 , 5 and 7 The examples shown shows that the frequency response 34 changes in the decay interval ΔT 2 depending on the degree of degradation. In particular in sub-interval II, which is decisive for the natural frequency of ultrasonic sensors 18, 19, the degree of degradation can be clearly seen. A determination of the natural frequency by averaging the frequencies in sub-interval II in the example of 3 with a fully functional ultrasonic sensor 18, 19 has a higher natural frequency than the examples of 5 and 7 . In the example of 5 the mean frequency in sub-interval II is smaller than in the example 3 and larger than in the example 7 . The ultrasonic sensor 18, 19 is thus partially blind, and the degree of degradation is greater than for the fully functional ultrasonic sensor 18, 19 of FIG 3 . The example of 7 shows an even greater degree of degradation with an ultrasonic sensor that is virtually blind.

Auf diese Weise wird aus der Eigenfrequenz in Teilintervall II des Abklingintervalls ΔT2 der Degradationsgrad bestimmt. Um einen konkreten Wert für den Degradationsgrad des Ultraschallsensors 18, 19 anzugeben, wird die bestimmte Eigenfrequenz mit einem gespeicherten Sollwert, der vorzugweise der Eigenfrequenz der voll funktionsfähigen Ultraschallsensors 18, 19 entspricht, verglichen und die Differenz gebildet. Ist die Differenz < 1-2 kHz, so ist der Sensor voll funktionsfähig. Ist die Differenz größer, so ist der Sensor teilweise blind, liegt die Differenz größer als 5-8 kHz, so ist der Sensor nicht mehr funktionsfähig.In this way, the degree of degradation is determined from the natural frequency in sub-interval II of the decay interval ΔT 2 . In order to specify a specific value for the degree of degradation of the ultrasonic sensor 18, 19, the determined natural frequency is compared with a stored target value, which preferably corresponds to the natural frequency of the fully functional ultrasonic sensor 18, 19, and the difference is formed. If the difference is < 1-2 kHz, the sensor is fully functional. If the difference is greater, the sensor is partially blind; if the difference is greater than 5-8 kHz, the sensor is no longer functional.

Neben der Eigenfrequenz als Maß für den Degradationsgrad kann, wie aus den 3, 5 und 7 ersichtlich, auch die Einhüllende 44 des Frequenzverhaltens 34 Aufschluss über den Degradationsgrad geben. So verändert sich die Einhüllende 44 des Frequenzverhaltens 34 vom voll funktionsfähigen Ultraschallsensor 18, 19 zum blinden oder teilweise blinden Ultraschallsensor 18, 19. Insbesondere das Extremum 34 in Teilintervall I zeigt eine Änderung vom Minimum für den voll funktionsfähigen Ultraschallsensor 18, 19 zum Maximum für den blinden oder teilweise blinden Ultraschallsensor 18, 19.In addition to the natural frequency as a measure of the degree of degradation, as can be seen from the 3 , 5 and 7 As can be seen, the envelope 44 of the frequency response 34 also provides information about the degree of degradation. The envelope 44 of the frequency response 34 changes from the fully functional ultrasonic sensor 18, 19 to the blind or partially blind ultrasonic sensor 18, 19. In particular, the extremum 34 in subinterval I shows a change from the minimum for the fully functional ultrasonic sensor 18, 19 to the maximum for the blind or partially blind ultrasonic sensor 18, 19.

Auch die Einhüllende 44 des Frequenzverhaltens 34 in den Teilintervallen II, III ändert sich insbesondere in Bezug auf die Frequenzhöhe. Zusätzlich zu den Änderungen der Einhüllenden 44 des Frequenzverhaltens 34 im Abklingintervall ΔT2 können auch die Änderungen im Sendeintervall ΔT1 für die Bestimmung des Degradationsgrades herangezogen werden. Die Einhüllende des Frequenzverhaltens kann hierfür bestimmt und mit einem im Speicher der Empfangseinrichtung 28 des Sensors hinterlegten „normalen“ Verlauf, das heißt dem eines voll funktionsfähigen Abstandssensors, verglichen werden. Die Differenz kann über die gängige Methoden, etwa durch Bestimmung der mittleren Abweichung, bestimmt und charakterisiert werden. Aufgrund der Einfachheit des Verfahrens kann dieser auch als Hardware-Schaltung in der dem Abstandssensor zugeordneten Empfangseinrichtung oder in Software realisiert werden.The envelope 44 of the frequency response 34 in the sub-intervals II, III also changes, in particular with regard to the frequency level. In addition to the changes in the envelope 44 of the frequency response 34 in the decay interval ΔT 2 , the changes in the transmission interval ΔT 1 can also be used to determine the degree of degradation. For this purpose, the envelope of the frequency behavior can be determined and compared with a “normal” curve stored in the memory of the sensor's receiving device 28, ie that of a fully functional distance sensor. The difference can be determined and characterized using the usual methods, for example by determining the mean deviation. Due to the simplicity of the method, it can also be implemented as a hardware circuit in the receiving device assigned to the distance sensor or in software.

In 8 ist in Form eines Flussdiagramms 100 eine Arbeitsweise des Fahrassistenzsystems aus 1.In 8th 1 shows a mode of operation of the driver assistance system in the form of a flow chart 100 1 .

In einem ersten Schritt 102 wird mindestens ein Ultraschallpulses mit einer bestimmten Pulslänge ausgesandt. In einem zweiten Schritt 104 wird das Sensorsignal im Abklingintervall ΔT2 oder im Sendeintervall ΔT1 und Abklingintervall ΔT2 erfasst. In einem dritten Schritt 106 wird auf Basis der Einhüllenden 44 des erfassten Sensorsignals der Degradationsgrad bestimmt. Die Bestimmung des Degradationsgrades kann dabei wie vorstehend beschrieben anhand der Eigenfrequenz oder der Einhüllenden 44 erfolgen.In a first step 102, at least one ultrasonic pulse with a specific pulse length is emitted. In a second step 104, the sensor signal is detected in the decay interval ΔT 2 or in the transmission interval ΔT 1 and decay interval ΔT 2 . In a third step 106, the degree of degradation is determined on the basis of the envelope 44 of the detected sensor signal. The degree of degradation can be determined, as described above, using the natural frequency or the envelope 44 .

Zusätzlich kann vorgesehen werden, dass Echosignale im Abklingintervall ΔT2 basierend auf einer Abklingzeit erkannt werden, um Fehlklassifizierungen eines Ultraschallsensors 18, 19 im Rahmen der Bestimmung des Degradationgrades zu vermeiden. Dazu kann die Sendepulslänge T1 länger gewählt werden als die Abklingzeit T2 oder eine Veränderung des Echosignals etwa bei sich bewegenden Fahrzeugen 10 zugrunde gelegt werden. Bleibt die Abklingzeit in beiden Varianten gleich, so ist der Ultraschallsensor 18, 19 blind.In addition, provision can be made for echo signals to be detected in the decay interval ΔT 2 based on a decay time, in order to avoid incorrect classification of an ultrasonic sensor 18, 19 when determining the degree of degradation. For this purpose, the transmission pulse length T 1 can be selected to be longer than the decay time T 2 or a change in the echo signal, for example when vehicles 10 are moving, can be taken as a basis. If the decay time remains the same in both variants, the ultrasonic sensor 18, 19 is blind.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die anhängigen Ansprüche angegeben Bereiches ist eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handels liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the therein shown limited aspects. Rather, within the scope indicated by the appended claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of the skilled trade.

Claims (11)

Verfahren (100) zur Detektion einer Sensordegradation bei Abstandssensoren (18, 19) mit folgenden Schritten: a. Aussenden (102) mindestens eines Sendepulses (32); b. Erfassen (104) eines Sensorsignals (30) in zumindest einem Abklingintervall (ΔT2); und c. Bestimmen eines Degradationsgrades basierend auf einem Frequenzverhalten (34) des erfassten Sensorsignals (30), wobei das Frequenzverhalten (34) des erfassten Sensorsignals (30) mindestens drei Intervalle (I, II, III) umfasst, wobei ein erstes und ein drittes Intervall (I, III) mindestens ein Extremum (38, 42) enthalten und ein zweites Intervall (II) zwischen einem letzten Extremum (38) des ersten Intervalls (38) und einem ersten Extremum (42) des dritten Intervalls (III) liegt und aus dem Frequenzverhalten (34) im zweiten Intervall (II) ein Mittelwert bestimmt wird und der Degradationsgrad aus dem Mittelwert und einem vorgegebenen Sollwert bestimmt wird.Method (100) for detecting sensor degradation in distance sensors (18, 19) with the following steps: a. transmission (102) of at least one transmission pulse (32); b. detecting (104) a sensor signal (30) in at least one decay interval (ΔT 2 ); and c. Determining a degree of degradation based on a frequency response (34) of the detected sensor signal (30), the frequency response (34) of the detected sensor signal (30) comprising at least three intervals (I, II, III), a first and a third interval (I , III) contain at least one extremum (38, 42) and a second interval (II) between a last extremum (38) of the first interval (38) and a first extremum (42) of the third interval (III) and from the frequency response (34) a mean value is determined in the second interval (II) and the degree of degradation is determined from the mean value and a specified target value. Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal (30) in jedem Abklingintervall (ΔT2) erfasst wird, das sich an ein Sendeintervall (ΔT1) anschließt.Method (100) according to claim 1 , characterized in that the sensor signal (30) is detected in each decay interval (ΔT 2 ) that follows a transmission interval (ΔT 1 ). Verfahren (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Frequenzverhalten (34) des erfassten Sensorsignals (30) aus Intervallen (36) mindestens einer viertel Wellenlänge bestimmt wird.Method (100) according to claim 1 or 2 , characterized in that the frequency response (34) of the detected sensor signal (30) from intervals (36) is determined at least a quarter wavelength. Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Degradationsgrad anhand des Frequenzverhaltens (34) im zweiten Intervall (II) bestimmt wird.Method (100) according to claim 1 , characterized in that the degree of degradation is determined based on the frequency response (34) in the second interval (II). Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal (30) in einem Abklingintervall (ΔT2) und in einem Sendeintervall (ΔT1) erfasst wird.Method (100) according to any one of Claims 1 until 4 , characterized in that the sensor signal (30) in a decay interval (ΔT 2 ) and in a transmission interval (ΔT 1 ) is detected. Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Degradationsgrad aus der Einhüllenden (44) des Sensorsignals (30) ergibt.Method (100) according to any one of Claims 1 until 5 , characterized in that the degree of degradation results from the envelope (44) of the sensor signal (30). Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Degradationsgrad in einem zusätzlichen Schritt d) durch eine Variation der Sendepulslänge (T1) validiert wird.Method (100) according to any one of Claims 1 until 6 , characterized in that the degree of degradation is validated in an additional step d) by varying the transmission pulse length (T 1 ). Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Echosignale im Abklingintervall (ΔT2) basierend auf einer Abklingzeit (T2) erkannt werden.Method (100) according to any one of Claims 1 until 7 , characterized in that echo signals are detected in the decay interval (ΔT 2 ) based on a decay time (T 2 ). Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird.Computer program product for carrying out the method (100) according to one of Claims 1 until 8th , if the computer program is executed on a programmable computer device. Abstandssensoreinheit (17) umfassend ein Empfangseinheit (28) zur Durchführung des Verfahrens (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.Distance sensor unit (17) comprising a receiving unit (28) for performing the method (100) according to one of Claims 1 until 8th . Fahrassistenzsystem (14) zur Durchführung des Verfahrens (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 mit folgenden Komponenten: i) mindestens einem Abstandssensor (18, 19) zum Aussenden mindestens eines Sendepulses (32): ii) mindestens eine Komponente (16, 28) zum Erfassen (104) eines Sensorsignals in mindestens einem Abklingintervall (ΔT2);und iii) mindestens eine Komponente (16, 28) zum Bestimmen eines Degradationsgrades basierend auf einem Frequenzverhalten (34) des erfassten Sensorsignals.Driving assistance system (14) for performing the method (100) according to one of Claims 1 until 8th having the following components: i) at least one distance sensor (18, 19) for emitting at least one transmission pulse (32): ii) at least one component (16, 28) for detecting (104) a sensor signal in at least one decay interval (ΔT 2 ); and iii) at least one component (16, 28) for determining a degree of degradation based on a frequency response (34) of the detected sensor signal.
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